JP2017089681A - 流体機械のハウジング接合部のシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機や膨張機などの流体機械のハウジング接合部のシール構造において、Ｏリングのねじれの発生及びこれに起因するシール性の低下を防止する。
【解決手段】流体機械のハウジングを構成する第１ハウジング部材１と第２ハウジング部材２との接合部をシールする圧縮機のハウジング接合部のシール構造は、第１ハウジング部材１の端面１１に形成されたリング溝１４に装着され、第１ハウジング部材１と第２ハウジング部材２とが接合されることによってリング溝１４の底面１４ａと第２ハウジング部材２の端面２１との間で圧縮されるＯリング３を含む。リング溝１４は、逆台形状の断面形状を有し、装着されたＯリング３又はリング溝１４の底面１４ａと第２ハウジング部材２の端面２１との間で圧縮されたＯリング３が底面１４ａと底面１４ａの幅方向の両端部から立ち上がる一対の側面１４ｂ、１４ｃとに当接するように形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機や膨張機などの流体機械を構成する第１ハウジング部材と第２ハウジング部材との接合部をシールする流体機械のハウジング接合部のシール構造に関する。

この種のシール構造を有した流体機械の一例として特許文献１に記載された電動圧縮機が知られている。この特許文献１に記載された電動圧縮機において、ハウジングは、圧縮機構を収容するフロントケース、電動モータを収容するモータケース及びフレームからなり、これらがボルトによって互いに締結されて構成されている。前記フロントケースと前記フレームとの接合部は、前記フロントケースに形成されたリング溝に装着されたＯリングによってシールされ、前記モータケースと前記フレームとの接合部は、前記モータケースに形成されたリング溝に装着されたＯリングによってシールされている。

特開平９−４２１５６号公報

図６は、前記フロントケース（又は前記モータケース）と前記フレームとの接合部の概略断面図である。図６に示すように、前記リング溝は、断面が矩形状の矩形溝として形成されている。前記Ｏリングは、前記フロントケース（又は前記モータケース）と前記フレームとが接合されることによって、前記フレームの前記端面と前記リング溝の底面との間で圧縮される。そして、前記電動圧縮機が作動して前記ハウジング内の圧力が前記ハウジング外の圧力（例えば大気圧）よりも高くなると、前記ハウジング内外の圧力差によって前記Ｏリングが前記リング溝内を幅方向外側に向かって移動し（図中の矢印を参照）、前記リング溝を構成する前記幅方向外側の側面に当接するようになっている。

しかし、前記フレームの前記端面の面粗さ、前記リング溝の前記底面の面粗さ、及び／又は、前記フレームの前記端面と前記リング溝の前記底面とによる前記Ｏリングの圧縮状態は、必ずしも均一ではない。このため、前記圧力差によって前記Ｏリングが移動する際に、前記Ｏリングの移動速度や移動量が場所ごとでばらつき、その結果、前記Ｏリングのねじれが発生するおそれがあった。前記Ｏリングのねじれが発生すると部分的にシール性が低くなるため、前記Ｏリングのねじれを防止することが望まれている。なお、このことは圧縮機だけではなく、膨張機を含む流体機械に共通するものである。

そこで、本発明は、前記Ｏリングのねじれの発生及びこれに起因するシール性の低下を防止することのできる、流体機械のハウジング接合部のシール構造を提供することを目的とする。

本発明の一側面によると、流体機械のハウジングを構成する第１ハウジング部材と第２ハウジング部材との接合部をシールする圧縮機のハウジング接合部のシール構造が提供される。この圧縮機のハウジング接合部のシール構造は、前記第１ハウジング部材の端面に形成されたリング溝に装着されると共に、前記第１ハウジング部材と前記第２ハウジング部材とが接合されることによって前記リング溝の底面と前記第２ハウジング部材の端面との間で圧縮されるＯリングを含む。前記リング溝は、開口端の幅が前記底面の幅よりも大きい逆台形状の断面形状を有している。また、前記リング溝は、装着された前記Ｏリング又は前記リング溝の底面と前記第２ハウジング部材の端面との間で圧縮された前記Ｏリングが、前記底面と前記底面の幅方向の両端部から立ち上がる一対の側面の両方とに当接するように形成されている。

前記流体機械のハウジング接合部のシール構造において、前記リング溝に装着された前記Ｏリングは、少なくとも前記第１ハウジング部材と前記第２ハウジング部材とが接合されることによって圧縮された状態において、前記リング溝の前記底面と前記一対の側面の両方とに当接する。このため、前記Ｏリングは、前記圧縮機の作動時に、前記ハウジング内外の圧力差によって前記リング溝内を移動せず、単に変形するだけである。このため、前記Ｏリングのねじれの発生及びこれに起因するシール性の低下が防止される。

本発明の一実施形態に係る圧縮機のハウジング接合部（第１ハウジング部材と第２ハウジング部材との接合部）のシール構造を示す要部断面図である。 前記第２ハウジング部材と接合される前の前記第１ハウジング部材を示す図である。 前記圧縮機の作動時における前記圧縮機のハウジング接合部のシール構造の状態を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る圧縮機のハウジング接合部のシール構造を示す要部断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る圧縮機のハウジング接合部のシール構造を示す要部断面図である。 従来の圧縮機のハウジング接合部のシール構造を示す要部断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、ここでは主に流体機械が圧縮機である場合について説明するが、本発明は、圧縮機だけではなく、膨張機を含む流体機械に広く適用できるものである。図１は、本発明の一実施形態に係る圧縮機のハウジング接合部のシール構造を示す要部断面図である。前記圧縮機は、例えば車両用空調装置の冷媒回路に組み込まれ、前記車両用空調装置の運転時に作動して冷媒を圧縮する。前記圧縮機のハウジングは、ともに筒状に形成された第１ハウジング部材１及び第２ハウジング部材２を含む。そして、第１ハウジング部材１と第２ハウジング部材２とは、図１に示されるように、互いの端面（接合面）１１、２１同士を突き合わせた状態で、ボルトなどの締結部材（図示省略）によって接合されている。

ここで、図１において、第１ハウジング部材１の右側面１２及び第２ハウジング部材２２の右側面は、前記ハウジングの内壁面を形成し、第１ハウジング部材１の左側面１３及び第２ハウジング部材２３の左側面は、前記ハウジングの外壁面を形成している。また、第１ハウジング部材１及び第２ハウジング部材２は、前記圧縮機の前記ハウジングを構成する部材であればよく、特に制限されない。例えば、前記圧縮機が電動圧縮機の場合、第１ハウジング部材１及び第２ハウジング部材２は、主に圧縮機構（スクロール圧縮機構など）を収容するケース、主に電動モータを収容するケース及びこれらのケース間に配置されるフレームのうちの異なる二つのケースであり得る。

第１ハウジング部材１と第２ハウジング部材２との接合部Ａは、そこに配置されたＯリング３によってシールされている。本実施形態において、Ｏリング３は、第１ハウジング部材１の端面１１に環状に形成されたリング溝１４に装着されている。もちろん、前記リング溝は、第１ハウジング部材１の端面１１に代えて、第２ハウジング部材２の端面２１に形成されてもよい。

リング溝１４は、逆台形状の断面形状を有している。すなわち、リング溝１４は、その開口端の幅がその底面の幅よりも大きく形成されている。好ましくは、リング溝１４は、図１に示されるように、断面が逆直角台形状に形成されている。具体的には、リング溝１４は、平坦な底面１４ａと、底面１４ａの幅方向の両端部からそれぞれ立ち上がる一対の側面１４ｂ、１４ｃと、で構成されている。そして、前記一対の側面１４ｂ、１４ｃのうち、前記ハウジングの前記外壁面側に位置する一方の側面１４ｂは、底面１４ａに対して直角（多少の誤差は許容され得る）な直角面として形成され、前記ハウジングの前記内壁面側に位置する他方の側面１４ｃは、底面１４ａから開口端に向かって前記一方の側面１４ｂから徐々に離れる傾斜面として形成されている。

図２は、第２ハウジング部材２と接合される前の第１ハウジング部材１を示している。図２に示されるように、リング溝１４は、Ｏリング３が装着された際に、Ｏリング３がリング溝１４の底面１４ａ及び前記他方の側面（前記傾斜面）１４ｃに当接すると共に、Ｏリング３の上部がリング溝１４の前記開口端から突出するように形成されている。このため、リング溝１４に装着されたＯリング３は、第１ハウジング部材１と第２ハウジング部材２とが接合されることによって、リング溝１４の底面１４ａと第２ハウジング部材２の端面２１との間で圧縮される。また、図１に示されるように、リング溝１４は、第１ハウジング部材１と第２ハウジング部材２とが接合されることによって圧縮されたＯリング３が、底面１４ａ及び前記他方の側面１４ｃに加えて、前記一方の側面１４ｂにも当接するように形成されている。

具体的には、本実施形態において、リング溝１４の各寸法は以下のようになっている。すなわち、リング溝１４の深さＤは、Ｏリング３の線径（圧縮されていない状態の線径）ｄ０よりも小さい（Ｄ＜ｄ０）。また、リング溝１４の底面１４ａの幅Ｗ１は、リング溝１４の底面１４ａと第２ハウジング部材２の端面２１との間で圧縮された状態のＯリング３の線径ｄｃ、より具体的には、リング溝１４の底面１４ａと第２ハウジング部材２の端面２１との間で圧縮されることによって増加したＯリング３のリング溝１４の幅方向（より具体的には、底面幅方向）の線径ｄｃ（＞ｄ０）よりも小さい（Ｗ１＜ｄｃ）。さらに、リング溝１４の開口端の幅Ｗ２は、Ｏリングの線径ｄ０よりも大きく（Ｗ２＞ｄ０）、かつ、リング溝１４の底面１４ａの幅Ｗ１よりも大きい（Ｗ２＞Ｗ１）。

次に、以上のような構成を有した、前記圧縮機のハウジング接合部のシール構造の作用を説明する。

まず、Ｏリング３は、第１ハウジング部材１と第２ハウジング部材２とが接合される前に、第１ハウジング部材１の端面１１に形成されたリング溝１４に装着される。装着されたＯリング３は、上述のように、リング溝１４の底面１４ａ及び前記他方の側面（前記ハウジングの前記内壁面側の側面）１４ｃに当接すると共に、その上部がリング溝１４の前記開口端から突出している（図２参照）。

次に、第１ハウジング部材１と第２ハウジング部材２とが接合される。これにより、リング溝１４の前記開口端から突出したＯリング３の上部が第２ハウジング部材２の端面２１によって押圧される。すなわち、Ｏリング３は、リング溝１４の底面１４ａと第２ハウジング部材２の端面２１との間で圧縮される。すると、Ｏリング３の線径は、圧縮前（ｄ０）に比べて、圧縮方向（図の上下方向）においては小さくなるが、前記圧縮方向に直交するリング溝１４の幅方向（図の左右方向）においては大きくなる（ｄ０⇒ｄｃ）。この結果、Ｏリング３は、リング溝１４の底面１４ａ及びリング溝１４の前記他方の側面１４ｃに加えて、リング溝１４の前記一方の側面（前記ハウジングの前記内壁面側の側面）１４ｂにも当接することになる。さらに言えば、Ｏリング３は、第２ハウジング部材２の端面２１、リング溝１４の底面１４ａ及びリング溝１４の前記一対の側面１４ｂ、１４ｃに当接した状態となる（図１参照）。

その後、前記圧縮機が作動して前記ハウジングの内部の圧力が前記ハウジングの外部の圧力よりも高くなると、前記ハウジング内外の圧力差がＯリング３に作用する。但し、本実施形態では、第１ハウジング部材１と第２ハウジング部材２とが接合された時点で、Ｏリング３は、リング溝１４の前記一対の側面１４ｂ、１４ｃ、特に、前記ハウジングの前記外壁面側に位置する前記一方の側面（前記ハウジングの前記外壁面側の側面）１４ｂに当接している。このため、Ｏリング３は、前記圧力差によってリング溝１４内を移動することはなく、前記圧力差によって単に変形するだけである。したがって、Ｏリング３のねじれの発生及びこれに起因するシール性の低下が防止され、Ｏリング３の周方向全体にわたって安定したシール性が確保される。

また、上述のようにＯリング３が移動しないため、前記圧力差がＯリング３の変形に利用されることになる。このため、従来に比べてＯリング３がリング溝１４の前記一方の側面１４ｂに強く当接し、また、前記ハウジングの前記外壁面側に位置する第１ハウジング部材１の端面１１と第２ハウジング部材２の端面２１との隙間に向かう又は前記隙間に入り込むＯリング３の変形が従来に比べて大きくなる（図３参照）。これにより、従来に比べてシール性が大幅に向上する。

さらに、リング溝１４の前記開口端の幅Ｗ２は、圧縮されていないＯリング３の線径ｄ０よりも大きいため、リング溝１４へのＯリング３の装着作業性が低下することもない。

なお、上述の実施形態では、リング溝１４の前記一対の側面１４ｂ、１４ｃのうち、前記ハウジングの前記外壁面側に位置する側面１４ｂが前記直角面として形成され、前記ハウジングの前記内壁面側に位置する側面１４ｃが前記傾斜面として形成されている。しかし、これに限るものではない。例えば、図４に示されるように、上記実施形態とは逆、すなわち、前記ハウジングの前記外壁面側に位置する側面１４ｂが前記傾斜面として形成され、前記ハウジングの前記内壁面側に位置する側面１４ｃが前記直角面として形成されてもよい。この場合、前記圧力差によるＯリング３の変形が前記傾斜面に沿って生じ、前記隙間に向かう又は前記隙間に入り込むＯリング３の変形がより大きくなること及びこれに伴ってシール性が向上することが期待できる。また、図５に示されるように、リング溝１４の前記一対の側面１４ｂ、１４ｃの両方が前記傾斜面として形成されてもよい。但し、上述の実施形態や図４に示される実施形態のように、いずれか一方の側面を前記直角面とするのが好ましい。

また、上述の実施形態において、リング溝１４は、Ｏリング３が装着された際に、装着されたＯリング３がリング溝１４の底面１４ａ及び前記他方の側面（前記傾斜面）１４ｃに当接するように形成されている。しかし、これに限るものではない。リング溝１４は、Ｏリング３が装着された際に、装着されたＯリング３がリング溝１４の底面１４ａ及び前記一方の側面（前記直角面）１４ｂに当接するように形成されてもよい。すなわち、リング溝１４は、第１ハウジング部材１と第２ハウジング部材２とが接合されることによって圧縮されたＯリング３が、リング溝１４の底面１４ａ及び一対の側面１４ｂ、１４ｃに当接するように形成されていればよい。

さらに、リング溝１４は、装着されたＯリング３がリング溝１４の底面１４ａ及び前記一対の側面１４ｂ、１４ｃに当接するように形成されてもよい。この場合、リング溝１４の底面１４ａの幅Ｗ１は、圧縮されていないＯリング３の線径ｄ０よりも小さくされ得る（図３、４に示される構成においても同様である）。このようにすると、前記圧力差によってＯリング３が前記一方の側面１４ｂにより強く当接すると共に、前記隙間に向かう又は前記隙間に入り込むＯリング３の変形がより大きくなってシール性がさらに向上する。但し、上述の実施形態に比べて、リング溝１４へのＯリング３の装着作業性面が低下するおそれがある。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に制限されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形及び変更が可能であることはもちろんである。

１…第１ハウジング部材
２…第２ハウジング部材
３…Ｏリング
１１…第１ハウジング部材の端面
１４…リング溝
１４ａ…リング溝の底面
１４ｂ…リング溝の側面（ハウジングの外壁面側の側面）
１４ｃ…リング溝の側面（ハウジングの内壁面側の側面）
２１…第２ハウジング部材の端面

Claims (7)

1. 流体機械のハウジングを構成する第１ハウジング部材と第２ハウジング部材との接合部をシールする圧縮機のハウジング接合部のシール構造であって、
   前記第１ハウジング部材の端面に形成されたリング溝に装着されると共に、前記第１ハウジング部材と前記第２ハウジング部材とが接合されることによって前記リング溝の底面と前記第２ハウジング部材の端面との間で圧縮されるＯリングを含み、
   前記リング溝は、開口端の幅が前記底面の幅よりも大きい逆台形状の断面形状を有し、前記リング溝の底面と前記第２ハウジング部材の端面との間で圧縮された前記Ｏリングが、前記底面と前記底面の幅方向の両端部から立ち上がる一対の側面の両方とに当接するように形成されている、
   流体機械のハウジング接合部のシール構造。
2. 前記リング溝の前記開口端の幅が、圧縮されていない前記Ｏリングの線径よりも大きい、請求項１に記載の流体機械のハウジング接合部のシール構造。
3. 前記リング溝の前記底面の幅が、前記リング溝の前記底面と前記第２ハウジング部材の前記端面との間で圧縮された状態の前記Ｏリングの前記リング溝の底面幅方向における線径よりも小さい、請求項１又は２に記載の流体機械のハウジング接合部のシール構造。
4. 前記リング溝の前記底面の幅が、圧縮されていない前記Ｏリングの線径よりも小さい、請求項２又は３に記載の流体機械のハウジング接合部のシール構造。
5. 前記リング溝の前記一対の側面のうちの一方の側面は、前記底面に直角な直角面として形成され、前記リング溝の前記一対の側面のうちの他方の側面は、前記底面から前記開口端に向かって前記直角面から徐々に離れる傾斜面として形成されている、請求項１〜４のいずれか一つに記載の流体機械のハウジング接合部のシール構造。
6. 前記直角面として形成された前記一方の側面が前記ハウジングの外壁面側に配置され、前記傾斜面として形成された前記他方の側面が前記ハウジングの内壁面側に配置されている、請求項５に記載の流体機械のハウジング接合部のシール構造。
7. 前記直角面として形成された前記一方の側面が前記ハウジングの内壁面側に配置され、前記傾斜面として形成された前記他方の側面が前記ハウジングの外壁面側に配置されている、請求項５に記載の流体機械のハウジング接合部のシール構造。